(57)【要約】【課題】ラックアシスト式の電動パワーステアリング装置において、電動モータにより駆動される歯車と、ラック軸回りの回転筒に一体回転する歯車との間のバックラッシを常に適正に維持すること。【解決手段】第１の傘歯車２１の歯２１ａのねじれ方向とねじ軸２５のねじ溝２５ｂのねじれ方向を同じ向き、例えば右ねじれとする。電動モータ２０の出力軸３２が、例えば右回り方向Ａ１に回転するとき、第１の傘歯車２１が第２の傘歯車２２から受ける駆動反力の回転軸線２１０上の成分は、両傘歯車２１，２２間のバックラッシを詰める方向である左斜め下方Ｂ１に働く。ねじ軸２５およびラック軸１０が左方向Ｄ１に移動するため、回転筒２６がねじ軸２５から受ける駆動反力は、第２の傘歯車２２を、両傘歯車２１，２２間のバックラッシを増大する方向（右方向Ｅ１）に移動させる。バックラッシの増減を相殺する。【選択図】  図１
2005007969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部材の操作に応じて操舵補助力を発生させる電動モータと、
この電動モータの出力軸に連結される第１の歯車およびこの第１の歯車に噛み合う第２の歯車を有する減速機構と、
上記第２の歯車に連動する回転筒およびこの回転筒に転動体を介して螺合されるねじ軸を有する運動変換機構と、
操舵部材に連なるピニオン軸に噛合するラック歯を有すると共に上記ねじ軸を同軸上に一体に形成するラック軸とを備える電動パワーステアリング装置において、
上記ねじ軸のねじ溝と第１の歯車の歯が同じ向きにねじられていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１において、上記ラック軸のラック歯およびねじ軸のねじ溝が互いに逆向きにねじられていることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はラックアンドピニオン式の電動パワーステアリング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
操舵部材の操舵による手動操舵力をピニオン軸を介してラック軸に与えるラックアンドピニオン式のステアリング装置において、ラック軸に電動モータによる操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置がある。
例えば、操舵補助用の電動モータの出力軸に取り付けられる第１の傘歯車と、ラック軸の回りに配置されて上記第１の傘歯車に噛み合う第２の傘歯車とを含む減速機構を備え、第２の傘歯車の回転をボールねじ機構を介してラック軸の軸方向移動に変換するようにしたラックアシスト式の電動パワーステアリング装置（Ｒ−ＥＰＳ）が提供されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１では、ボールねじ軸に対するボールねじ溝のねじれ方向と、ラック軸に対するラック歯のねじれ方向を同じにして、ピニオン軸からラック軸に加わる回転力と、ボールねじからラック軸に加わる回転力とが互いに反対方向になるようにする。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭９−６６８４４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電動モータの出力軸は操舵部材の操作方向に応じて第１又は第２の回転方向に回転される。出力軸が第１の回転方向に回転されるときに、第１傘歯車が第２傘歯車から受ける駆動反力によって、第１傘歯車がバックラッシが詰まる方向に移動され、出力軸が第２の回転方向に回転されるときに、上記の駆動反力によって第１傘歯車がバックラッシが増加する方向に移動される。
【０００６】
一方、出力軸が上記第１の回転方向に回転されるときに、ボールナットがラック軸のねじ軸から受ける駆動反力によって、第２傘歯車がバックラッシが詰まる方向に移動され、出力軸が上記第２の回転方向に回転されるときに、上記駆動反力によって第２傘歯車がバックラッシが増大する方向に移動される場合がある。
この場合、出力軸が上記第１の回転方向に回転されるときに、バックラッシがほとんど零になる一方、出力軸が上記第２の回転方向に回転されるときに、バックラッシの増大量が多くなり、両傘歯車の噛合の変化（ずれ）が激しい。このような回転方向による両傘歯車の噛合のずれは、歯車に多大な影響を及ぼす。特に、バックラッシが殆ど零になることで、両傘歯車間の噛合の滑らかさが失われたり、耐久性が低下したりするという問題がある。
【０００７】
一般に、傘歯車は強度や噛合の滑らかさを確保するためには、直歯ではなく斜歯や曲がり歯とすることが好ましいが、斜歯や曲がり歯とした場合、両傘歯車の軸交差角や減速比の設定によっては、上記のような問題が露呈し易い。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、減速機構の歯車間に常に適正なバックラッシを確保でき、噛合の滑らかさや耐久性を向上することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するため、本発明は、操舵部材の操作に応じて操舵補助力を発生させる電動モータと、この電動モータの出力軸に連結される第１の歯車およびこの第１の歯車に噛み合う第２の歯車を有する減速機構と、上記第２の歯車に連動する回転筒およびこの回転筒に転動体を介して螺合されるねじ軸を有する運動変換機構と、操舵部材に連なるピニオン軸に噛合するラック歯を有すると共に上記ねじ軸を同軸上に一体に形成するラック軸とを備える電動パワーステアリング装置において、上記ねじ軸のねじ溝と第１の歯車の歯が同じ向きにねじられていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、電動モータの出力軸の回転方向にかかわらず、第１の歯車が第２の歯車に対するバックラッシが詰まる方向に移動するときは、第２の歯車が第１の歯車に対するバックラッシを増大する方向に移動する。逆に、第１の歯車がバックラッシが増大する方向に移動するときは、第２の歯車がバックラッシが詰まる方向に移動する。したがって、電動モータの出力軸の回転方向にかかわらず、第１および第２歯車間に常に適正なバックラッシを確保することが可能となる。その結果、両歯車の噛合の滑らかさや耐久性を向上することができる。
【００１０】
上記ラック軸のラック歯およびねじ軸のねじ溝が互いに逆向きにねじられていることが好ましく、この場合、ラック歯とピニオン軸間の噛合のがたが、回転筒とねじ軸との間のがたや、回転筒とこれを支持する部分との間のがたを相殺することになり、操舵フィーリングを向上することができる。すなわち、がたによってラック軸が微小量回転しようとすると、この回転に伴ってラック軸を操舵方向と反対方向に移動させようとする移動力が生ずるが、この移動力は、ねじ軸が受ける操舵補助力によるラック軸の移動力によって打ち消されるからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式図である。図１を参照して、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）１は、ステアリングホイール等の操舵部材２に連結しているステアリングシャフト３と、このステアリングシャフト３に自在継手４を介して連結される中間軸５と、この中間軸５に自在継手６を介して連結されるピニオン軸７と、このピニオン軸７の先端部に設けられたピニオン８に噛み合うラック歯９を有して車両の左右方向に延びる転舵軸としてのラック軸１０とを有している。
【００１２】
ラック軸１０の両端部にはそれぞれタイロッド１１が結合されており、各タイロッド１１は対応するナックルアーム１２を介して対応する車輪１３に連結されている。ラック軸１０は図示しない軸受を介してラックハウジング１４により軸方向に移動自在に支持されている。図示していないが、ラック軸１０を挟んだピニオン８と反対側にラック軸支持装置が設けられている。このラック軸支持装置は、ラック軸１０の軸方向移動を許容しつつラック軸１０の回転を抑制し、且つラック軸１０をピニオン８側へ押し付けて、ラック軸１０とピニオン８の噛合のがたを抑制する。
【００１３】
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン８およびラック歯９によって、車両の左右方向に沿ってのラック軸１０の直線運動に変換される。これにより、車輪１２の転舵が達成される。
ステアリングシャフト３は、操舵部材２に連なる入力軸３ａと、ピニオン軸７に連なる被動軸としての出力軸３ｂとに分割されており、これら入力軸３ａおよび出力軸３ｂはトーションバー１５を介して同一の軸線上で互いに連結されている。
【００１４】
トーションバー１５を介する入力軸３ａと出力軸３ｂとの相対回転変位量により操舵トルクを検出するトルクセンサ１６が設けられており、このトルクセンサ１６のトルク検出結果や車速センサ１７からの車速検出結果は、例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ）からなる制御部１８に与えられる。
制御部１８では、トルク検出結果や車速検出結果等に基づいて、駆動回路１９を介して操舵補助用の電動モータ２０への印加電圧を制御する。電動モータ２０の出力回転が、例えば第１および第２の傘歯車２１，２２を含む減速機構２３、および例えばボールねじ機構からなる運動変換機構２４を介してラック軸１０の軸方向移動に変換され、その結果、操舵補助が達成されるようになっている。
【００１５】
具体的には、ラック軸１０の軸方向中間部にはねじ軸２５が形成されており、このねじ軸２５の周囲を例えばボールナットからなる回転筒２６が同心に包囲している。回転筒２６は一対の軸受２７，２８を介してラックハウジング１４に回転自在に支持されると共に、上記の軸受２７，２８によって、対応する軸方向への移動を規制されている。
ねじ軸２５の外周２５ａの螺旋状のねじ溝２５ｂと回転筒２６の内周２６ａの螺旋状のねじ溝２６ｂとの間には複数のボール等の転動体２９が介在しており、回転筒２６は転動体２９を介してねじ軸２５に螺合している。また、上記の転動体２９は図示しない公知の機構を用いて上記のねじ溝２５ｂ，２６ｂ内を循環されるようになっている。
【００１６】
上記電動モータ２０のモータハウジング３０は、ラックハウジング１４に交差状に連結される筒状の連結ハウジング３１の端部に固定されている。電動モータ２０の出力軸３２は、一対の軸受３３，３４を介して連結ハウジング３１に回転自在に支持されている。
減速機構２３の第１の傘歯車２１は、出力軸３２の先端に一体回転可能に固定されている。また、第２の傘歯車２２は、回転筒２６の外周面に一体回転可能に固定されている。第１および第２の傘歯車２１，２２の回転軸線２１０，２２０の交差角Ａは、例えば２０〜９０度に設定される。
【００１７】
第１の傘歯車２１の円錐テーパ状の側面には、第２の傘歯車２２の歯２２ａに噛み合うための歯２１ａが形成されている。第１および第２の傘歯車２１，２２の歯２１ａ，２２ａはまがり歯が好ましく用いられ、そのねじれ方向は互いに逆向きである。
本実施の形態の特徴とするところは、第１の傘歯車２１の歯２１ａのねじれ方向とねじ軸２５のねじ溝２５ｂのねじれ方向を同じ向きに設定することで、電動モータ２０の出力軸３２の回転方向にかかわらず、第１および第２傘歯車２１，２２間に常に適正なバックラッシを確保する点にある。
【００１８】
具体的に、図１に示すように、第１の傘歯車２１の歯２１ａが右にねじれ、ねじ軸２５のねじ溝２５ｂも右にねじれている場合に則して説明する。電動モータ２０の出力軸３２が右回り方向Ａ１に回転すると、第１の傘歯車２１は第２の傘歯車２２からの駆動反力を受けるが、その駆動反力の回転軸線２１０上の成分は、両傘歯車２１，２２間のバックラッシが詰まる方向である、左斜め下方Ｂ１（出力軸３２の先端側に向けて）に働く。そして、第１の傘歯車２１は、例えば出力軸３２を支持している軸受３３，３４の内部隙間等の微小がた分だけバックラッシを詰める方向（左斜め下方Ｂ１）に移動する。
【００１９】
一方、このとき、第２の傘歯車２２および回転筒２６が左回り方向Ｃ１に回転するので、右ねじのねじ溝２５ａを介して螺合しているねじ軸２５およびラック軸１０が図１において左方向Ｄ１に駆動される。このため、回転筒２６がねじ軸２５から受ける駆動反力は右方向Ｅ１に働く。したがって、第２の傘歯車２２は、ねじ軸２５から回転筒２６を介しての駆動反力を両傘歯車２１，２２間のバックラッシを増大する方向に受ける。そして、第２の傘歯車２２は、回転筒２６とねじ軸２５の転動体２９を介する螺合の微小がたや回転筒２６を支持する軸受２７，２８の内部隙間等の微小がたの分だけ、バックラッシを増大する方向（右方向Ｅ１）へ移動する。
【００２０】
逆に、電動モータ２０の出力軸３２が左回り方向Ａ２に回転するときは、第１の傘歯車２１が第２の傘歯車２２から受ける駆動反力の回転軸線２１０上の成分は、両傘歯車２１，２２間のバックラッシを増大する方向（右斜め上方Ｂ２）に働く。一方、第２の傘歯車２２および回転筒２６が右回り方向Ｃ２に回転されて、ねじ軸２５およびラック軸１０が右方向Ｄ２に駆動されるため、第２の傘歯車２２は、ねじ軸２５から回転筒２６を介してバックラッシが詰まる方向である左方向Ｅ２への駆動反力を受ける。
【００２１】
以上の次第で、電動モータ２０の出力軸３２の回転方向にかかわらず、第１の傘歯車２１および第２の傘歯車２２の一方がバックラッシが詰まる方向（左斜め下方Ｂ１又は左方Ｅ２に移動するときは、他方がバックラッシを増大する方向（右方Ｅ１又は右斜め上方Ｂ２に移動することで、第１および第２の傘歯車２１，２２間に常に適正なバックラッシを確保することが可能となる。その結果、両傘歯車２１，２の噛合の滑らかさや耐久性を向上することができる。
【００２２】
これは、第１の傘歯車２１の歯２１ａが左にねじれ、ねじ軸２５のねじ溝２５ｂも左にねじれている場合にも、同様の結果となる。
また、本実施の形態においては、図１に示すように、上記ラック軸１０のラック歯９およびねじ軸２５のねじ溝２５ｂが互いに逆向きにねじられていることが好ましく、この場合、ラック歯９とピニオン８間の噛合のがたが、回転筒２６とねじ軸２５との間の螺合のがたや、回転筒２６を支持する軸受２７，２８の内部隙間等によるがたを相殺することになり、操舵フィーリングを向上することができる。すなわち、ラックアンドピニオンのがたによってラック軸１０が微小量回転しようとすると、この回転に伴ってラック軸１０を操舵方向と反対方向に移動させようとする移動力が生ずるが、この移動力は、ねじ軸２５が受ける操舵補助力によるラック軸１０の移動力によって打ち消されるからである。
【００２３】
また、本実施の形態では、第１および第２の傘歯車２１，２２の歯２１ａ，２２ａとして、まがり歯を用いることで、噛み合い率が向上し騒音を小さくすることができる。また、まがり歯であれば精度の良い歯車を得ることができる。特に、これらの効果を周辺の構造や組付け工程等を変更することなく達成することができて好ましい。
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば運動変換機構２４として上記のボールねじ機構に代えて、公知のベアリングねじ機構を用いること等、本発明の特許請求の範囲で種々の変更を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の電動パワーステアリング装置の概略構成を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１    電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）
２    操舵部材
３    ステアリングシャフト
７    ピニオン軸
８    ピニオン
９    ラック歯
１０  ラック軸
１４  ラックハウジング
１５  トーションバー
１６  トルクセンサ
１８  制御部（ＥＣＵ）
２０  電動モータ
２１  第１の傘歯車（第１の歯車）
２２  第２の傘歯車（第２の歯車）
２１ａ，２２ａ  歯
２１０，２２０  回転軸線
Ａ    交差角
２３  減速機構
２４  運動変換機構
２５  ねじ軸
２５ｂ  ねじ溝
２６  回転筒
２６ｂ  ねじ溝
２７，２８  軸受
２９  転動体
３０  モータハウジング
３１  連結ハウジング
３２  出力軸
３３，３４  軸受
【図１】
2005007969.tif 000003